(57)【要約】【課題】  試料部入出射光学系の“光線間の時間ずれ”を回避して、より高精度の分光計測ができる時系列変換パルス分光計測装置を提供することである。【解決手段】  本発明の時系列変換パルス分光計測装置は、光放射手段と、該光放射手段からの光が照射された試料からの反射光の電界強度の時系列信号を検出する検出手段と、試料を保持する試料保持部と、前記光放射手段側からの光を試料へ導光すると共に前記照射による試料からの反射光を前記検出手段側へ導光する試料部入出射光学系と、を備えた時系列変換パルス分光計測装置において、前記試料部入出射光学系は、前記試料の試料面に垂直な光軸に対して１８０°回転対称な光学配置を有し、かつ、前記光放射手段側から前記試料部入出射光学系への入射光束及び前記試料部入出射光学系から前記検出手段側への出射光束について光学的整合を有することを特徴とする。【選択図】  図４
2005121513.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光放射手段と、
該光放射手段からの光が照射された試料からの反射光の電界強度の時系列信号を検出する検出手段と、  
試料を保持する試料保持部と、
前記光放射手段側からの光を試料へ導光すると共に前記照射による試料からの反射光を前記検出手段側へ導光する試料部入出射光学系と、を備えた時系列変換パルス分光計測装置において、
前記試料部入出射光学系は、前記試料の試料面に垂直な光軸に対して１８０°回転対称な光学配置を有し、かつ、前記光放射手段側から前記試料部入出射光学系への入射光束及び前記試料部入出射光学系から前記検出手段側への出射光束について光学的整合を有することを特徴とする時系列変換パルス分光計測装置。
【請求項２】
光放射手段と、
該光放射手段からの光が照射された試料からの反射光の電界強度の時系列信号を検出する検出手段と、  
試料を保持する試料保持部と、
前記光放射手段側からの光を試料へ導光すると共に前記照射による試料からの反射光を前記検出手段側へ導光する試料部入出射光学系と、を備えた時系列変換パルス分光計測装置において、
前記試料部入出射光学系は、前記試料の試料面に垂直な面に対して面対称の光学配置を有し、かつ、前記光放射手段側から前記試料部入出射光学系への入射光束及び前記試料部入出射光学系から前記検出手段側への出射光束について光学的整合を有することを特徴とする時系列変換パルス分光計測装置。
【請求項３】
前記試料保持部と前記試料部入出射光学系とは前記時系列変換パルス分光計測装置に着脱交換可能な付属光学ユニット内に備えられていることを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の時系列変換パルス分光計測装置。
【請求項４】
前記前記試料部入出射光学系は、光路上の前記試料の前後においてカセグレン型の光学配置を有する光学系を含むことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の時系列変換パルス分光計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、時系列変換パルス分光計測装置、特に、その反射分光スペクトル観測のための光学配置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、極短幅パルスレーザー技術の実用化により、パルス状のコヒーレントな遠赤外領域（特に、テラヘルツ帯域）の電磁波の放射技術及び検出技術が飛躍的に進歩した。それによって、このパルス状の遠赤外領域の電磁波を用いた時系列変換パルス分光が可能となり、日本においても時系列変換パルス分光計測装置の実用化装置の開発が先駆的に進められた。
【０００３】
時系列変換パルス分光とは、パルス状の電磁波の時間に依存した電場強度を測定し、その時間に依存したデータ（時系列データ）をフーリエ変換することにより、そのパルスを形成する各周波数成分の電場強度と位相とを得る分光法である。この分光法の特徴の一つは、測定波長領域が従来計測が困難であった光と電波の境界領域であることが挙げられる。そのため、この分光法により新規材料の性質や新しい現象の解明が期待されている。また、従来の分光法では電磁波の電場強度しか得られなかったが、この時系列変換パルス分光計測法では、電磁波の電場強度の時間変化を直接測定することから、電磁波の電場強度（振幅）だけでなく、その位相をも得ることができるというユニークな特徴を持っている。従って、試料がない場合と比較することによって、位相シフトスペクトルを得ることができる。位相シフトは波数ベクトルに比例することから、この分光法を用いて試料中の分散関係を決定することができ、この分散関係から誘電体材料の誘電率を知得することも可能となる（特開２００２−２７７３９４号公報参照）。
【０００４】
図１に、従来の時系列変換パルス分光計測装置の一例を示す。
【０００５】
符号１はフェムト秒レーザーを放射する光源である。光源１から放射されたフェムト秒レーザー光Ｌ１は、ビームスプリッタ（分割手段）２で分割される。一方のフェムト秒レーザーは、励起用パルスレーザー光（ポンプパルス光）Ｌ２としてパルス光放射手段５に照射される。このとき、励起用パルスレーザー光Ｌ２は光チョッパ３により変調された後、対物レンズ４によって集光される。このパルス光放射手段５は例えば光伝導素子であり、励起用パルスレーザー光Ｌ２が照射されたときに瞬間的に電流が流れ、遠赤外電磁波パルスを放射する。この遠赤外電磁波パルスは、放物面鏡６、７により導光され測定試料８に照射される。その試料８の反射又は透過パルス電磁波（この例では透過パルス電磁波）は、放物面鏡９、１０により検出手段１２へ導光される。
【０００６】
ビームスプリッタ２で分割されたもう一方のレーザー光は、検出用パルスレーザー光（サンプリングパルス光）Ｌ３として検出手段１２へ導光される。この検出手段１２も例えば光伝導素子であり、検出用パルスレーザー光Ｌ３が照射されて、その瞬間だけ導電性となるので、その瞬間に到達した試料８からの反射又は透過パルス電磁波の電場強度を電流として検出することができる。試料８からの反射又は透過パルス電磁波の電場強度の時系列信号は、光学的遅延手段１３（又は１４）を用いて、励起用パルスレーザー光Ｌ２に対して検出用パルスレーザー光Ｌ３に所定の時間間隔づつ遅延時間差を付与することにより得ることができる。この例では、時系列信号測定用の光学的遅延手段１３（又は１４）の他に、時間原点調整用の光学的遅延手段１４（又は１３）も備えている。
【０００７】
試料８の反射又は透過パルス電磁波の電場強度の各時間分解データは、信号処理手段によって処理される。すなわち、ロックインアンプ１６を介してコンピュータ１７に伝送され、順次、時系列データとして記憶され、一連の時系列データを、該コンピュータ１７でフーリエ変換処理して振動数（周波数）空間に変換することにより、試料８の反射又は透過パルス電磁波の電場強度の振幅及び位相の分光スペクトルが得られる。
【特許文献１】特開２００３−１３１１３７号公報
【特許文献２】特開２００３−１２１３５５号公報
【特許文献３】特開２００３−８３８８８号公報
【特許文献４】特開２００３−７５２５１号公報
【特許文献５】特開２００３−１４６２０号公報
【特許文献６】特開２００２−２７７３９３号公報
【特許文献７】特開２００２−２７７３９４号公報
【特許文献８】特開２００２−２５７６２９号公報
【特許文献９】特開２００２−２４３４１６号公報
【特許文献１０】特開２００２−９８６３４号公報
【特許文献１１】特開２００１−１４１５６７号公報
【特許文献１２】特開２００１−６６３７５号公報
【特許文献１３】特開２００１−２１５０３号公報
【特許文献１４】特開２００１−２７５１０３号公報
【非特許文献１】Q. Wu and X.-C.Zhang, Appl. Phys. Lett. 67 (1995) 3523)
【非特許文献２】M. Tani, S. Matsuura, K. Sakai, and S. Nakashima, Appl. Opt. 36 (1997) 7853
【非特許文献３】阪井清美：分光研究、50 (2001) 261
【非特許文献４】小島誠治、西澤誠治、武田三男：分光研究、52 (2003) 69
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
以上のように、時系列変換パルス分光計測装置では、従来の分光装置では困難であった遠赤外波長域を分光測定帯域に含むに留まらず、その測定スペクトルに強度分散のみならず位相分散を独立に計測することができる。さらに、ピコ秒領域の過渡現象を実時間で追跡する時間分解分光測定も可能である。このような特徴を備えているために、時系列変換パルス分光計測装置で測定でき又は測定したい試料の種類や状態（固体、液体、気体等）等は多岐にわたる。しかしながら、試料への入射光及び試料からの反射光の光束を構成する各光線は入射側光路上の各構成要素において異なる部分で反射されて（すなわち光線間で異なる経路を通過して）試料まで導光され、また、試料で反射された後、検出側光路上の各構成要素の異なる部分で反射されて検出手段側へ導光されるが、試料の試料面に垂直な光軸又は垂直な面に対して対称性を有しない光学配置の場合には、光線の異なる経路の通過に起因した“光線間の時間ずれ”が生じ、より高精度の分光計測を妨げているという問題があった。
【０００９】
従って、本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、時系列変換パルス分光計測に際して、試料の試料面に垂直な光軸又は垂直な面に対して対称性を有しない光学配置の場合の光線の異なる経路の通過に起因した“光線間の時間ずれ”を回避して、より高精度の分光計測ができる時系列変換パルス分光計測装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するための本発明は、以下の構成を採用した。
請求項１に記載の時系列変換パルス分光計測装置は、光放射手段と、該光放射手段からの光が照射された試料からの反射光の電界強度の時系列信号を検出する検出手段と、試料を保持する試料保持部と、前記光放射手段側からの光を試料へ導光すると共に前記照射による試料からの反射光を前記検出手段側へ導光する試料部入出射光学系と、を備えた時系列変換パルス分光計測装置において、前記試料部入出射光学系は、前記試料の試料面に垂直な光軸に対して１８０°回転対称な光学配置を有し、かつ、前記光放射手段側から前記試料部入出射光学系への入射光束及び前記試料部入出射光学系から前記検出手段側への出射光束について光学的整合を有することを特徴とする。
【００１１】
請求項２に記載の時系列変換パルス分光計測装置は、光放射手段と、該光放射手段からの光が照射された試料からの反射光の電界強度の時系列信号を検出する検出手段と、試料を保持する試料保持部と、前記光放射手段側からの光を試料へ導光すると共に前記照射による試料からの反射光を前記検出手段側へ導光する試料部入出射光学系と、を備えた時系列変換パルス分光計測装置において、前記試料部入出射光学系は、前記試料の試料面に垂直な面に対して面対称の光学配置を有し、かつ、前記光放射手段側から前記試料部入出射光学系への入射光束及び前記試料部入出射光学系から前記検出手段側への出射光束について光学的整合を有することを特徴とする。
【００１２】
ここで、請求項１又は２に記載の「試料部入出射光学系」とは、試料の種類や状態の変更に際して、光学系の交換・調整及び／又は光学配置の変更・調整が必要とされる、光路において試料（又は試料保持部）前後に配置された光学要素を含む光学系であって、前記光放射手段と前記検出手段との間に配置された光学系をいう。
【００１３】
また、請求項１又は２に記載の「前記光放射手段側から前記試料部入出射光学系への入射光束」とは、前記光放射手段側から、前記試料部入出射光学系の複数の光学要素うちの入射側光路上で試料から最も遠い光学要素（以下、「入射側試料部最遠光学要素」と称する。）へ、その光学要素に光路上隣接する前記光放射手段側の光学要素（以下、「入射側隣接光学要素」と称する。）を介して入射する光束をいう。ここで、入射側光路とは、試料又は試料保持部から光放射手段側の光路をいう。また、入射側隣接光学要素とは例えば、反射ミラー等である。
【００１４】
また、請求項１又は２に記載の「前記試料部入出射光学系から前記検出手段側への出射光束」とは、前記試料部入出射光学系の複数の光学要素うちの検出側光路上で試料から最も遠い光学要素（以下、「検出側試料部最遠光学要素」と称する。）から前記検出手段側へ、その光学要素に光路上隣接する光学要素（以下、「検出側隣接光学要素」と称する。）を介して出射する光束をいう。ここで、検出側光路とは、試料又は試料保持部から検出手段側の光路をいう。また、検出側隣接光学要素は例えば、反射ミラー等である。
【００１５】
また、請求項１又は２に記載の「入射光束について光学的整合を有する」とは、前記入射側試料部最遠光学要素のＦＯＶ（Field of view）の値と前記入射側隣接光学要素のＦＯＶの値とが一致することを意味する。同様に、請求項１に記載の「出射光束について光学的整合を有する」とは、前記検出側試料部最遠光学要素のＦＯＶの値と前記検出側隣接光学要素のＦＯＶの値とが一致することを意味する。光学的整合は、試料部入出射光学系の光学要素間でも有していることが好ましい。
【００１６】
請求項３に記載の時系列変換パルス分光計測装置は、前記試料保持部と前記試料部入出射光学系とは前記時系列変換パルス分光計測装置に着脱交換可能な付属光学ユニット内に備えられていることを特徴とする。
【００１７】
請求項４に記載の時系列変換パルス分光計測装置は、前記前記試料部入出射光学系は、光路上の前記試料の前後においてカセグレン型の光学配置を有する光学系を含むことを特徴とする。  
【００１８】
ここで、請求項４に記載の「カセグレン型の光学配置を有する光学系」とは、主鏡に凹型放物面鏡、副鏡に凸型双曲面鏡を使う理想的なカセグレン型のもの限らず、凹面の主鏡と凸面の副鏡とを備えたものをすべて含む。また、そのようなカセグレン型の光学配置を有する光学系に限定するとの意ではなく、カセグレン型の光学配置の変形あるいは改良型も含むものである。従って、例えば、カセグレン型に補正板が付加されたシュミット・カセグレン型のもの等を含む。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１に記載の時系列変換パルス分光計測装置によれば、試料の試料面に垂直な光軸に対して１８０°回転対称な光学配置を有するので、光学配置の非対称に起因した“光線間の時間ずれ”を排除することができ、分光計測の時間分解能が向上するという効果を奏する。特に、時系列変換パルス分光計測装置は反射光の電界強度の時系列信号を検出するものであるから、光学配置の非対称に起因する光束の“時間のずれ”を排除できる構成であることは極めて有利なことである。また、入射光束及び出射光束について光学的整合を有する構成なので、光放射手段側から試料部入出射光学系へ送られた光は損失することなく試料部入出射光学系で受けることができ、また、試料から反射された光も損失することなく試料部入出射光学系から検出手段側へ送り出されるという効果を奏する。
【００２０】
請求項２に記載の時系列変換パルス分光計測装置によれば、試料の試料面に垂直な面に対して面対称の光学配置を有するので、光学配置の非対称に起因する光束の“時間ずれ”を排除することができ、分光計測の時間分解能が向上するという効果を奏する。特に、時系列変換パルス分光計測装置は反射光の電界強度の時系列信号を検出するものであるから、光学配置の非対称に起因する光束の“時間のずれ”を排除できる構成であることは極めて有利なことである。請求項１の“試料の試料面に垂直な光軸に対して１８０°回転対称な光学配置”の場合は像平面上の各像点が形成する図形は物体平面上の各物点が形成する図形に対して正立であるのに対して、請求項２の場合は倒立であるとの相異はあるが、いずれの場合にも二つの図形は相似であり、光学配置の非対称に起因する光束の“時間ずれ”の排除に資する点は同様である。また、入射光束及び出射光束について光学的整合を有する構成なので、光放射手段側から試料部入出射光学系へ送られた光は損失することなく試料部入出射光学系で受けることができ、また、試料から反射された光も損失することなく試料部入出射光学系から検出手段側へ送り出されるという効果を奏する。
【００２１】
請求項３に記載の時系列変換パルス分光計測装置によれば、各付属光学ユニットを試料の種類や状態（固体、液体、気体等）等に応じて適した光学系又は光学配置を有する構成とすることにより、多様な試料やその状態等の分光計測を容易に短時間に行うことができるという効果を奏する。また、入射光束及び出射光束について光学的整合を有する構成なので、付属光学ユニットの交換によっても、付属光学ユニットと装置との接続部分での光の損失を防止することができるという効果を奏する。
【００２２】
請求項４に記載の時系列変換パルス分光計測装置によれば、光軸を折り返して焦点を合わせる構成なので、焦点距離に対して全長を著しく短くできるという効果を奏する。また、種々の収差を低減し易いという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
図２に、本発明に係る時系列変換パルス分光計測装置及びそれにおける反射分光スペクトル観測のための光学配置の一実施形態の概略構成を示す。図１と同様の構成要素については同じ符合を用いてその説明を省略する。
【００２４】
この時系列変換パルス分光計測装置は、パルスレーザー光源１と、このパルスレーザー光源１からのパルスレーザー光Ｌ１を励起用パルスレーザー光Ｌ２と検出用パルスレーザー光Ｌ３とに分割する分割手段２と、励起用パルスレーザーＬ２の照射により遠赤外波長域の波長を含むパルス光を放射するパルス光放射手段（光放射手段）５と、このパルス光放射手段５からのパルス光が照射された試料８からの反射パルス光の電界強度の時系列信号を検出する検出手段１２と、試料８を保持する試料保持部３１と、パルス光放射手段側からのパルス光を試料へ導光する試料部入射光学系３２、３３、３４とこの照射によって試料から反射したパルス光を検出手段側へ導光する試料部出射光学系３５、３６、３７と、を備えた時系列変換パルス分光計測装置において、試料部入出射光学系３２、３３、３４、３５、３６、３７は、試料８の試料面に垂直な光軸４０に対して１８０°回転対称な光学配置を有し、かつ、光放射手段側から試料部入出射光学系３２、３３、３４、３５、３６、３７への入射光束及び試料部入出射光学系３２、３３、３４、３５、３６、３７から検出手段側への出射光束について光学的整合を有するものである。特に、この実施形態は、試料８を保持する試料保持部３１と試料部入出射光学系３２、３３、３４、３５、３６、３７とは時系列変換パルス分光計測装置に着脱交換可能な付属光学ユニット３０内に備えられている場合である。また、試料部入出射光学系３２、３３、３４、３５、３６、３７の光学配置は、試料８の試料面に垂直な面、すなわち、光軸４０を含み紙面に対して垂直な面に対して面対称でもある。
【００２５】
概略以上のような構成を備えた本発明の時系列変換パルス分光計測装置において、試料の分光計測は以下のように行われる。
【００２６】
すなわち、光源１から放射されたパルスレーザー光Ｌ１は、分割手段２によって励起用パルスレーザー光（ポンプパルス光）Ｌ２と検出用パルスレーザー光（サンプリングパルス光）Ｌ３とに分割される。励起用パルスレーザー光Ｌ２はレンズ４を介してパルス光放射手段５に照射される。この照射によってパルス光放射手段５は遠赤外電磁波パルスを放射する。この遠赤外電磁波パルスは、順に反射ミラー２６及び反射ミラー（入射側隣接光学要素）２７で反射されて、付属光学ユニット３０内の入射側光試料部最遠光学要素（この場合、反射ミラー）３２へ送られ、さらに試料部入射光学系の光学要素３３、３４を介して集光されて試料８を照射する。試料８の光学的情報を含んで試料８から反射された反射パルス電磁波は、試料部出射光学系の光学要素３５、３６で反射されさらに検出側試料部最遠光学要素３７で反射されて付属光学ユニット３０の外の反射ミラー（入射側隣接光学要素）２８及び反射ミラー２９へ導光され、さらに検出手段１２へと導光される。他方、分割手段２で分割された検出用パルスレーザー光Ｌ３は検出手段１２に照射されてその瞬間だけ検出手段１２を導電性とする。それによって、その瞬間に到達した試料８からの反射パルス電磁波の電場強度を電流として検出することが可能となる。ここで、反射器４２によって、励起用パルスレーザー光Ｌ２に対して検出用パルスレーザー光Ｌ３に所定の時間間隔づつ遅延時間差を付与することにより、試料８からの反射パルス電磁波の電場強度の時系列信号を得ることができる。ここでは、反射ミラー２７及び２８は非球面鏡（この場合、特に楕円鏡）であり、反射ミラー２６及び２９は平面鏡である。また、光学要素３２、３３、３６及び３７は平面鏡であり、光学要素３４及び３５は非球面鏡（この場合、特に楕円鏡）である。
【００２７】
この図２で示した実施形態において、請求項１又は２に記載の「前記光放射手段側から前記試料部入出射光学系への入射光束」とは、入射側隣接光学要素２７で反射されて入射側試料部最遠光学要素３２へ入射する光束（模式的に代表的な光線Ａ、Ｂ、Ｃを示す）をいう。同様に、「前記試料部入出射光学系から前記検出手段側への出射光束」とは、検出側試料部最遠光学要素３７で反射されて検出側隣接光学要素２８へ出射される光束（模式的に代表的な光線Ａ’、Ｂ’、Ｃ’を示す）をいう。
【００２８】
また、この図２で示した実施形態において、請求項１又は２に記載の「入射光束について光学的整合を有する」とは、入射側試料部最遠光学要素３２のＦＯＶ（Field of view）の値と入射側隣接光学要素２７のＦＯＶの値とが一致することを意味し、同様に、「出射光束について光学的整合を有する」とは、検出側試料部最遠光学要素３７のＦＯＶの値と検出側隣接光学要素２８のＦＯＶの値とが一致することを意味する。
【００２９】
図示した代表的な３本の光線の光路について述べる。例えば、光放射手段５から放射され順に反射ミラー２６の点２６ａ、反射ミラー２７の点２７ａで反射された光線は、試料部入出射光学系に入り、まず、入射側試料部最遠光学要素３２の点３２ａで反射され、さらに光学要素３３の点３３ａ、光学要素３４の点３４ａで反射された後、試料８を照射して反射され、光学要素３５の点３５ａ、光学要素３６の点３６ａで反射され、さらに検出側試料部最遠光学要素３７の点３７ａで反射された後、試料部入出射光学系を出て、順に反射ミラー２８の点２８ａ、反射ミラー２９の点２９ａで反射された後、検出手段１２へ向かう。他の２本も同様に、２６ｂ、…、２９ｂ、又は、２６ｃ、…、２９ｃという光路を通る。ここで、本実施形態の試料部入出射光学系は、試料の試料面に垂直な光軸又は垂直な面に対して対称性を有する光学配置であるので、対称性を有しない光学配置の場合の光線の異なる経路の通過に起因したこれらの３本の光線間の“時間ずれ”が回避されている。従って、光学配置の対称性を考慮しなかった従来の時系列変換パルス分光計測装置に比べて、時間分解能が高い分光計測ができる。
【００３０】
図示した実施形態においては、試料部入出射光学系３２、３３、３４、３５、３６、３７は光軸を折り返して試料に焦点を合わせる光学配置となっているで、焦点距離に対して全長が著しく短くされており、光学ユニットの小型化が実現されている。試料部入出射光学系又は光学ユニットは、他の光軸折り返しの構成を採用することによって、本実施形態の場合よりさらに小型化が可能であることは言うまでもない。
【００３１】
また、試料部入出射光学系が対称に配置されていることから、光学要素が温度や湿度等の周囲環境に起因して受ける微小変形も対称に生じ易いので、計測においてそれらの微小変形の影響が受けにくいという利点も有する。
【００３２】
図３に、本発明に係る時系列変換パルス分光計測装置における反射分光スペクトル観測のための光学配置の他の実施形態の概略構成を示す。図１及び図２と同様の構成要素については同じ符合を用いてその説明を省略する。
【００３３】
この時系列変換パルス分光計測装置における試料部入出射光学系５１−５９は、光路上の試料８の前後においてカセグレン型の光学配置を有する光学系５４、５５、５６を含むものである。また、試料部入出射光学系５１−５９は、試料８の試料面に垂直な光軸８０に対して１８０°回転対称であり、かつ、試料８の試料面に垂直な面かつ光軸８０を含み紙面に対して垂直な面に対して面対称な光学配置を有する。ここでは、光学要素５４及び５６は凹非球面を有する主鏡であり、また、光学要素５５は凸非球面を有する副鏡である。また、光学要素５１−５３及び５５−５９は平面鏡である。この実施形態においては、入射側試料部最遠光学要素は符合５１で示した光学要素であり、また、検出側試料部最遠光学要素は符合５９で示した光学要素である。
【００３４】
図４に、本発明に係る時系列変換パルス分光計測装置における反射分光スペクトル観測のための光学配置の他の実施形態の概略構成を示す。図１から図３と同様の構成要素については同じ符合を用いてその説明を省略する。
【００３５】
本実施形態における試料部入出射光学系８１−８８も光軸を折り返して試料に焦点を合わせる光学配置として、光学ユニットの小型化を実現しているものである。本実施形態の試料部入出射光学系８１−８８も、試料面に垂直な光軸又は垂直な面に対して対称性を有する光学配置であるので、対称性を有しない光学配置の場合の光線の異なる経路の通過に起因したこれらの３本の光線間の“時間ずれ”が回避されている。
【００３６】
さらに、この実施形態において特徴的なのは、光放射手段５で放射された光を受けて光学ユニット内へ導光する光学系７６、７７の光学配置と、試料部入出射光学系８１−８８から外へ放射された光を検出手段１２へ導光する光学系７８、７９の光学配置とが、試料面に垂直な光軸９０と入射側試料部最遠光学要素は符合８１及び検出側試料部最遠光学要素８８の中心同士を結ぶ線との交点Ｐに対して点対称を成す構成であることである。すなわち、光放射手段と検出手段との間に配置された光学系であってかつ試料部入出射光学系でない（すなわち、試料の種類や状態の変更に際して、光学系の交換・調整及び／又は光学配置の変更・調整が必要とされない）光学系に関して、前記交点Ｐについての点対称性を備えるものである。この対称性は、図２では、試料部入出射光学系の外側の光学系２６及び２７と２８及び２９とが試料面に垂直な光軸又は垂直な面に対して対称性を有する光学配置であるのと相異するものである。従って、本実施形態では、試料部入出射光学系については１８０°回転対称又は面対称を有し、試料部入出射光学系の外側の光学系（光放射手段と検出手段との間に配置された光学系であってかつ試料部入出射光学系でない光学系）については点対称を有する構成である。図４で示すこの実施形態では、試料部入出射光学系の外側の光学系の全てが交点Ｐに対して点対称を有する構成であるが、試料部入出射光学系の外側の光学系のうちの、試料に近い側の一部の光学系が点対称を有する構成であってもよい。
【００３７】
本実施形態の点対称を有する試料部入出射光学系の外側の光学系を図２や図３の実施形態その他の実施形態の試料部入出射光学系の外側の光学系に適用することもできる。また、本実施形態の試料部入出射光学系に図２や図３の実施形態その他の実施形態の試料部入出射光学系を適用することもできる。  
【００３８】
以上のように、試料部入出射光学系の対称性とその外側の光学系の対称性とを任意に組み合わせて、対称性を有しない光学配置の場合の光線の異なる経路の通過に起因したこれらの３本の光線間の“時間ずれ”を回避することができる、それによって、光学配置の対称性を考慮しなかった従来の時系列変換パルス分光計測装置に比べて、時間分解能が高い分光計測が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】従来の時系列変換パルス分光装置の概略構成図である。
【図２】本発明の時系列変換パルス分光装置の一実施形態の概略構成図である。
【図３】本発明の時系列変換パルス分光装置の試料部入出射光学系の他の実施形態の概略構成図である。
【図４】本発明の時系列変換パルス分光装置の他の実施形態の概略構成図である。
【符号の説明】
【００４０】
１  パルスレーザー光源
２  分割手段
８  試料
１２  検出手段
２０  時系列変換パルス分光計測装置
２７  入射側隣接光学要素
２８  検出側隣接光学要素
３０  付属光学ユニット
３１  試料保持部
３２−３７  試料部入出射光学系
４０  試料面に垂直な光軸
４１、４２  光学的遅延手段
５１−５９  試料部入出射光学系  
５４、５６  主鏡
５５  副鏡
６０  試料面に垂直な光軸
７７  入射側隣接光学要素
７８  検出側隣接光学要素
８１−８８  試料部入出射光学系  
９０  試料面に垂直な光軸
【図１】
2005121513.tif 000003
【図２】
2005121513.tif 000004
【図３】
2005121513.tif 000005
【図４】
2005121513.tif 000006